Измерение относительной спектральной чувствительности

Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 12.6

Измерительную установку следует готовить к работе в соответствии с эксплуатационной эксплуатацией на установку. Источник излучения должен выбираться в зависимости от области спектральной характеристики чувствительности ФЭПП (ФПУ). Максимальное значение потока излучения, падающего на ФЭПП, должно выбираться из условия работы ФЭПП на линейном участке его энергетической характеристики. Нестабильность потока излучения не должна выходить за пределы интервала ±2%. Способ модуляции, частота, форма и глубина модуляции потока излучения должны выбираться в соответствии с требованиями ТУ на ФЭПП (ФПУ) конкретных типов. При отсутствии этих требований, а также при измерении параметров ФЭПП (ФПУ), используемых в качестве справочных, должны применять электромеханические модуляторы с вращающимися дисками и 100%-ой глубиной модуляции. При этом частота модуляции должна быть f_мод=(800±12) Гц. Конструкция модулятора должна быть такой, чтобы закон изменения потока излучения приближался к синусоидальному. Нестабильность частоты модуляции не должна выходить за пределы интервала ±1.5%. Монохроматор должен быть согласован с испытуемым ФЭПП (ФПУ) по спектральному диапазону измерений. Спектральная селективность монохроматора должна быть не менее 60. Спектральная погрешность монохроматора должна быть не более 0.01 l, где l - длина волны настройки монохроматора.

Рисунок 12.6 – Структурная схема установки для измерения относительной спектральной чувствительности

Контрольный ФЭПП должен иметь известную относительную спектральную характеристику чувствительности, определяемую по уровню в интервале 0.1 – 1.0 максимального значения характеристики с погрешностью, которая не вероятностью P=0.912. Контрольный ФЭПП должен быть линейным во всём диапазоне измеряемых мощностей излучения. Отклонение от линейности не должно быть более 1%.

Конструкция установки должна обеспечивать равенство оптических длин путей от источника излучения до контрольного ФЭПП и от источника излучения до испытуемого ФЭПП (ФПУ).

Относительную спектральную характеристику чувствительности необходимо определять при модулированном и не модулированном излучение в зависимости от типа ФЭПП (ФПУ). Испытуемый ФЭПП (ФПУ) помещают в посадочное место измерительной установки и подсоединяют его к усилительному устройству. Устанавливают сопротивление нагрузки и рабочее напряжение.

Направляют излучение из выходной щели монохроматора на испытуемый ФЭПП (ФПУ), контрольный ФЭПП и устанавливают требуемое значение потока, максимальное значение которого () в ваттах должно удовлетворять условию , (12.3.3)

где – порог чувствительности в единичной полосе частот;

– эффективная фоточувствительная площадь в ;

– эффективная шумовая полоса пропускания.

При необходимости максимальное значение потока облучения указывают в ТУ на ФЭПП (ФПУ) конкретных типов.

Устанавливают длину волны, соответствующую началу спектрального диапазона измерений, и регистрируют сигналы с контрольного ФЭПП и испытуемого ФЭПП (ФПУ). Изменяют длину волны и повторяют измерения.

Длину волны λ рекомендуется устанавливать последовательно во всем спектральном диапазоне измерений через равные шаги спектрального сканирования. Число шагов должно быть не менее 20 во всем спектральном диапазоне, а в области максимума по уровням 0,95 – 1,0 относительной спектральной характеристики чувствительности селективного ФЭПП (ФПУ) – не менее 12.

Значение относительной спектральной характеристики чувствительности ФЭПП (ФПУ) на длине волны λ следует определять по формуле

, (12.3.4)

где – показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи испытуемого ФЭПП (ФПУ);

– показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи контрольного ФЭПП (ФПУ);

– показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи испытуемого ФЭПП (ФПУ) в максимуме относительной спектральной характеристики чувствительности;

– показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи контрольного ФЭПП в максимуме относительной спектральной характеристики чувствительности испытуемого ФЭПП (ФПУ).

Если испытуемый ФЭПП (ФПУ) имеет нелинейную энергетическую характеристику или малый, по сравнению с диапазоном изменения мощности излучения на выходе монохроматора линейный участок ее, то относительную спектральную характеристику чувствительности следует определить следующим образом. Установить последовательно требуемые длины волн и добиться неизменного значения сигнала на выходе испытуемого ФЭПП (ФПУ). Зарегистрировать по сигналу на выходе контрольного ФЭПП мощность монохроматического излучения, падающую на испытуемый ФЭПП, на каждой длине волны (изменение мощности может указываться в относительных единицах).

Значение относительной спектральной характеристики чувствительности на длине волны λ для ФЭПП с нелинейной энергетической характеристикой следует определять по формуле

, (12.3.5)

где – минимальное показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи контрольного ФЭПП.

Если в качестве контрольного ФЭПП применяется селективный ФЭПП, то значение следует определять по формуле

, (12.3.6)

где – относительная спектральная характеристика чувствительности контрольного ФЭПП на длине волны λ; – относительная спектральная характеристика чувствительности контрольного ФЭПП на длине волны, соответствующей максимуму чувствительности испытуемого ФЭПП (ФПУ).

Строят график относительной спектральной характеристики чувствительности ФЭПП (ФПУ)

.

По графику определяют положение коротковолновой и длинноволновой границ чувствительности на уровне 0,1 от максимального значения. При необходимости границы чувствительности должны быть оговорены в ТУ на ФЭПП конкретного типа.

График может быть использован для определения монохроматической вольтовой (токовой) чувствительности испытуемого ФЭПП (ФПУ) на длине волны λ по формуле

, (12.3.7)

где – вольтовая (токовая) чувствительность испытуемого ФЭПП (ФПУ) в максимуме его спектральной чувствительности, измеренная не-посредственно или определяемая по формуле

, (12.3.8)

где – спектральная плотность энергетической светимости источника, ;

– статическая вольтовая (токовая) чувствительность исследуемого ФЭПП (ФПУ), В/Вт.

Погрешность определения положения относительной спектральной характеристики чувствительности по уровню 0,1 – 0,01 от максимального значения в спектральном диапазоне измерений не должна выходить за пределы интервала 11% с заданной вероятностью P=0,912.

В случае расположения относительной спектральной характеристики чувствительности ФЭПП (ФПУ) в области полос поглощения паров воды, углекислого газа и других примесей погрешность ее определения не должна выходить за пределы интервала 15% с заданной вероятностью P=0,912.

Погрешность определения монохроматической вольтовой (токовой) чувствительности ФЭПП (ФПУ) не должна выходить за пределы интервала 17% с заданной вероятностью P=0,912.